论文摘要
行波型超声波电机由于具有低速大力矩、运行平稳等特点,实用最广,已在机器人、仪器仪表、工业控制、精密定位和航天航空等领域应用。从近十年的研究发展历程来看,行波型超声波电机的研究始终围绕大力矩、高精度、以及高稳定性和可靠性等性能提高的纵深方向上发展,从而需要更全面和更深入地认识这种电机的驱动模型、摩擦和噪声机理、以及结构设计、材料和制作工艺等科学和技术层面的关键问题,本文就是针对这些问题进行了探索,研究的主要内容有: 系统提出了基于能量等效思想的行波型超声波电机特性的解析模型。利用能量等效原则把环形压电复合定子等效成等直梁结构,综合考虑压电复合定子的机械损耗(包括压电陶瓷和金属基体的损耗)、转动惯量和剪切变形,利用铁摩辛柯梁振动理论得到了压电复合定子在自由状态下的频率方程和受迫状态下的振动解析解;利用库仑摩擦接触理论建立了定、转子之间的力传递模型,并探讨了接触角与定、转子预压力、振动幅值、摩擦材料弹性刚度之间的关系,给出了电机稳态时的输出力矩表达式。分析了电机能量损耗的组成,通过把定、转子接触面的摩擦损耗和转子的输出功率等效为定子振动的弯曲阻尼损失,建立了电机的输出效率表达式。仿真分析了定子预压力、驱动频率和摩擦层厚度、弹性模量等对电机振动特性和机械特性的影响,实验结果证明了该模型的妥当性和准确性。计算分析了不同结构尺寸的电机模态频率,并确定了模型的适用范围。利用该模型可以实现对行波型超声波电机的正、逆问题的设计。 利用有限元和实验方法研究了电机噪声产生机理。分析了噪声频率、电机模态频率和驱动频率三者之间的关系,确定了电机噪声是由定、转子之间的径向摩擦自激振动引起的。并利用非线性振动理论建立了电机噪声产生机理的解析模型,分析了预压力、转子摩擦材料、驱动频率以及匹配电路等对电机噪声的影响,提出了降低或消除电机噪声的措施,为超声波电机结构的改进提供了理论和实验依据,并研制了低噪声超声波电机。 理论与实验研究了行波型超声波电机的温度特性。利用传热学原理和电机解析模型建立了电机表面温升理论表达式,明确了电机发热主要是由三部分能量损耗组成,即:定子结构损耗(包括定子弹性体和压电陶瓷结构)、定、转子接触面摩擦损耗和压电陶瓷的介电损耗;分析了电机参数(诸如驱动电压、驱动频率、摩擦材料特性、预压力以及负载力矩等)对电机温升的影响。建立了电机温度-频率特性和温度-速度特性理论表达式,通过实验分析了温度对电机转速、谐振频率、机械性能等特性的影响,提出了减轻电机发热的措施方法。研究成果对改善电机性能、提高电机使用寿命以及驱动控制提供了理论和实验依据。 利用有限元和电机性能的尺寸比例效应对行波型超声波电机进行了分析设计;为改善电机定子齿表面振动幅值的不平衡性,提出了斜齿槽型定子和柔性转
论文目录
相关论文文献
- [1].三江电器超声波电机填补国内空白[J]. 泰州科技 2011(05)
- [2].一种矩形板四足驱动旋转超声波电机的设计与仿真[J]. 微电机 2020(03)
- [3].超声波电机的研究现状及应用前景[J]. 肇庆学院学报 2018(02)
- [4].环形超声波电机的特性分析与实验研究[J]. 微电机 2018(05)
- [5].超声波电机的发展及其在机器人领域的应用[J]. 电机技术 2018(04)
- [6].超声波电机定、转子在高过载冲击环境下的强度计算[J]. 航天制造技术 2017(05)
- [7].中空环形行波超声波电机试验研究与改进设计[J]. 电机与控制应用 2016(07)
- [8].超声波电机稳态运行的建模和仿真[J]. 计算机仿真 2012(04)
- [9].超声波电机步进特性及精密定位控制方法研究[J]. 电气传动 2010(01)
- [10].超声波电机谐振驱动电路仿真与实验研究[J]. 微电机 2010(03)
- [11].一种新结构的双向直线运动驻波型超声波电机(英文)[J]. 中国电机工程学报 2009(24)
- [12].行波超声波电机微步控制研究[J]. 电气传动 2009(03)
- [13].基于闭环割线学习律的超声波电机转速控制[J]. 微电机 2019(09)
- [14].一种改进型共轴并联式超声波电机设计[J]. 微电机 2010(02)
- [15].两相行波超声波电机的转速和位置伺服控制[J]. 微电机 2010(09)
- [16].行波超声波电机的动力学模型仿真[J]. 东南大学学报(自然科学版) 2008(06)
- [17].行波超声波电机的微步精密定位控制研究[J]. 嘉兴学院学报 2008(03)
- [18].超声波电机P型迭代学习转速控制[J]. 微电机 2019(06)
- [19].一种方底座短柱超声波电机的设计[J]. 电工技术学报 2015(02)
- [20].球形二自由度超声波电机的运行机理和特性[J]. 电工技术学报 2009(04)
- [21].基于能量等效的行波超声波电机数学模型研究[J]. 微电机 2008(05)
- [22].超声波电机堵转特性及堵转检测方法研究[J]. 电气传动 2008(10)
- [23].新型双边驱动式薄型直线超声波电机[J]. 机械制造 2012(10)
- [24].行波型超声波电机摩擦特性的实验研究[J]. 摩擦学学报 2010(02)
- [25].基于超声波电机的移动焊接机器人焊枪精密定位控制系统研制[J]. 工程设计学报 2010(05)
- [26].基于行波超声波电机的新型机器人多自由度关节精密定位控制[J]. 制造业自动化 2008(10)
- [27].纵扭复合型超声波电机纵振动数学模型[J]. 声学学报(中文版) 2009(04)
- [28].二自由度超声波电机惯性驱动研究[J]. 中国机械工程 2018(11)
- [29].高速高效率的行波型锥面超声波电机[J]. 浙江大学学报(工学版) 2011(04)
- [30].微型旋转式行波型超声波电机瞬态特性测试平台设计[J]. 电子技术与软件工程 2016(04)
标签:行波型超声波电机论文; 数学模型论文; 能量等效论文; 噪声机理论文; 自激振动论文; 温度特性论文; 结构分析设计论文; 实验研究论文;